Cum a ajuns să fie universul?
Este poate cel mai mare mare mister și rădăcina tuturor celorlalte. Cele mai mari întrebări ale umanității - Cum a început viața? Ce este conștiința? Ce este materia întunecată, energia întunecată, gravitația? - provine din ea.
"Toate celelalte mistere se află în aval de această întrebare", a spus Ann Druyan, autoarea și văduva astronomului Carl Sagan. "Pentru mine contează pentru că sunt om și nu îmi place să nu știu."
Chiar dacă teoriile care încearcă să rezolve acest mister devin din ce în ce mai complexe, oamenii de știință sunt bântuiți de posibilitatea ca unele dintre cele mai critice verigi din lanțul lor de raționament să fie greșite.
Taine fundamentale
Conform modelului standard Big Bang, universul s-a născut într-o perioadă de inflație care a început în urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani. Ca un balon cu expansiune rapidă, acesta s-a umflat de la o dimensiune mai mică decât un electron până la aproape dimensiunea actuală într-o fracție minusculă de secundă.
Inițial, universul a fost pătruns doar de energie. O parte din această energie s-a înghețat în particule, care se adunau în atomi ușori precum hidrogenul și heliul. Acești atomi s-au aglomerat mai întâi în galaxii, apoi stele, în interiorul căror cuptoare arzătoare au fost forjate toate celelalte elemente.
Aceasta este imaginea convenită în general despre originile universului nostru, așa cum sunt descrise de oamenii de știință. Este un model puternic care explică multe dintre lucrurile pe care oamenii de știință le văd când privesc pe cer, cum ar fi netedarea remarcabilă a spațiului-timp pe scări mari și distribuția uniformă a galaxiilor pe laturile opuse ale universului.
Există însă lucruri despre această poveste care îi incomodează pe unii oameni de știință. Pentru început, ideea că universul a suferit o perioadă de inflație rapidă la începutul istoriei sale nu poate fi testată direct și se bazează pe existența unei forme misterioase de energie la începutul universului care a dispărut de mult.
„Inflația este o teorie extrem de puternică și totuși nu avem nici o idee despre ce a provocat inflația sau dacă este chiar teoria corectă, deși funcționează extrem de bine”, a declarat Eric Agol, astrofizician la Universitatea din Washington.
Pentru unii oameni de știință, inflația este o adăugare neplăcută la modelul Big Bang, o complexitate necesară anexată pentru a-l potrivi cu observațiile. Aceasta nu ar fi ultima adăugare.
"Am aflat, de asemenea, că trebuie să existe materie întunecată în univers, iar acum energie întunecată", a spus Paul Steinhardt, fizician teoretic la Universitatea Princeton. "Deci modul în care funcționează modelul de astăzi este să spui:„ OK, iei ceva Big Bang, iei o inflație, ajustezi asta pentru a avea următoarele proprietăți, apoi adaugi o anumită cantitate de materie întunecată și energie întunecată. " Aceste lucruri nu sunt conectate într-o teorie coerentă. "
Steinhardt se îngrijorează că cosmologii acționează mai mult ca ingineri decât oamenii de știință. Dacă o observație nu se potrivește cu modelul actual, acestea atașează o altă componentă sau o tinker cu cele existente pentru a se potrivi. Componentele nu sunt conectate și nu există niciun motiv pentru a le adăuga decât pentru a se potrivi cu observațiile. Este ca și cum ai încerca să repari o mașină veche adăugând piese noi din modele mai noi, dar diferite. Aceste piese pot funcționa pe termen scurt, dar în cele din urmă, aveți nevoie de o mașină nouă.
Un univers fără vârstă
În ultimii ani, Steinhardt lucrează cu Anna Ijjas, fizician teoretic la Universitatea Harvard, pe o alternativă radicală la modelul standard Big Bang.
Conform ideii lor, numită cosmologie sărită, universul s-a născut nu doar o singură dată, ci posibil de mai multe ori în cicluri nesfârșite de contracție și expansiune. Teoria înlocuiește „big bang-ul” cu un „big bounce”, care conectează fără probleme perioadele de contracție și expansiune a universului și rezolvă multe dintre problemele care plâng teoria inflației.
Perechea susține că teoria lor ekpirotică sau „ciclică” ar explica nu numai inflația, ci și alte mistere cosmice, inclusiv materia întunecată, energia întunecată și motivul pentru care universul pare să se extindă într-un clip în continuă accelerare.
În timp ce este controversat, cosmologia care salvează ridică posibilitatea ca universul să fie fără vârstă și să se autoînnoiască. Este o perspectivă poate și mai inspirată decât un univers cu un început și un sfârșit definite, căci ar însemna că stelele din cer, chiar și cele mai vechi, sunt ca niște licurici de scurtă durată în marea schemă a lucrurilor.
„Aș dori să sper că efortul pe care societatea îl investește în cercetarea științifică ne apropie de adevărurile fundamentale și nu doar o modalitate de a face instrumente utile”, a spus Richard Massey, astronomul Institutului de Tehnologie din California. "Dar sunt la fel de îngrozit să aflu că tot ce știu este greșit și, în secret, sper că nu o fac."
Acest articol a fost actualizat pe 27 iunie 2019, de către Tim Contribut, colaborator de științe vii.
